(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置された第一のコア及び第二のコアと、非磁性のカバー部と、を具備し、
前記第一のコアは、ヨークと、このヨークから前記第二のコアに向けて突出するとともに先端面を推力発生面とした磁極と、その磁極の基端部に設けられたコイルと、を備え、
前記カバー部は、前記両コア間に配され、前記第一のコアの前記磁極を備える面全体を被覆し、
前記カバー部のうち前記磁極に対して対向して配される部分に、対向していない部分よりも薄肉で前記磁極の先端部を収容可能な凹部である薄肉部が設けられていることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
前記カバー部は横断面がコ字状に形成されており、前記第一のコアにおける前記磁極を備える面の反対側を開放するようにしていることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記第一のコアが、前記第二のコアの移動する方向に直交する方向に複数に分割されており、
前記複数に分割された第一のコア同士の間に、絶縁部材からなるスペーサが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記対向していない部分が、前記薄肉部よりも厚さの大きな厚肉部であって、
前記複数に分割された第一のコア同士の間に、前記厚肉部が配置されていることを特徴とする請求項３に記載のリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁作用によって駆動されるリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電磁作用によって駆動される種々のリニアモータが利用されている（例えば、特許文献１参照。）。
これらリニアモータの中には、第一のコアと第二のコアとが対向配置されたものが知られている。そして、これら第一のコアと第二のコアとが、それぞれ異なる環境におかれて使用される場合がある。例えば、第一のコアを大気中に配し、第二のコアを真空中に配した状態で、第二のコアを移動させることにより、真空中において被搬送物を搬送することができる。
【０００３】
さて、第一のコアと第二のコアとをそれぞれ異なる環境におく場合、第一のコア側に配される部材又は第二のコア側に配される部材に互いの環境が影響を与えないように、第一のコアと第二のコアとの間に、保護部材としてカバー部を設けることがある。例えば、第一のコア側にコイルやこのコイルを覆う樹脂モールド部などが設けられている場合、それらを真空中に配すると、樹脂モールド部などからガスが発生してしまい、目標とする圧力に到達し難くなってしまう。
そこで、第一のコアを覆うようにカバー部を設けることにより、第二のコアを適正に移動させつつ、第一のコア側に配される部品に影響を与えることを抑制することができる。
ここで、コイルの磁力によって第二のコアに推力を作用させるためには、第一のコアと第二のコアとをなるべく近づけて配置するのが、効率の点で好ましい。
【特許文献１】特開２００２−２７２０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のように第一のコアと第二のコアとの間にカバー部を設けると、第一のコアと第二のコアとの間の距離寸法が大きくなるため、適正な推力を得ることが困難になるという問題がある。
そこで、第一のコアと第二のコアとの間の距離寸法を小さくするために、カバー部の厚さを薄くすることが考えられるが、カバー部の厚さを薄くすると、真空と大気の圧力差により、カバー部が大きく変形し、第二のコアとカバー部とが接触してしまうという問題がある。さらに、上記圧力差によってカバー部に亀裂が生じてしまい、目標とする真空が保てなくなるという問題がある。
これらの問題は、真空中と大気中とに限られず、例えば空気中と水中などのように、第一のコアと第二のコアとが互いに異なる環境下におかれる場合に生じ得るものである。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、第一のコアと第二のコアとをそれぞれ異なる環境におく場合であっても、カバー部の強度を維持しつつ、推力の発生効率を向上させることができるリニアモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、互いに対向配置された第一のコア及び第二のコアと、非磁性のカバー部と、を具備し、前記第一のコアは、ヨークと、このヨークから前記第二のコアに向けて突出するとともに先端面を推力発生面とした磁極と、その磁極の基端部に設けられたコイルと、を備え、前記カバー部は、前記両コア間に配され、前記第一のコアの前記磁極を備える面全体を被覆し、前記カバー部のうち前記磁極に対して対向して配される部分に、対向していない部分よりも薄肉で前記磁極の先端部を収容可能な凹部である薄肉部が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
この発明においては、磁極の先端の推力発生面と第二のコアとにわたって、推力を発生させるための磁束が形成される。このとき、磁極と第二のコアとの間には、磁極に対向して薄肉部が配置される。
そのため、磁極の先端の推力発生面と第二のコアとをできるだけ近づけることができ、これにより、第一のコアと第二のコアとの間にカバー部を配置しつつも、両コア間の磁気ギャップを減少させることができる。
なお、薄肉部は、両コア間に配されたカバー部のうち磁極に対向して配される部分に設けられ、両コア間に配されたカバー部のうち磁極に対向していない部分よりも薄肉に形成される。すなわち、対向していない部分は厚肉部となる。
【０００８】
また、前記薄肉部が、前記磁極の先端部を収容可能な凹部であり、前記磁極の先端部が凹部に収容される。
【０００９】
これにより、磁極の先端面に対して容易かつ確実に薄肉部を対向配置することができ、そのため、全体の組み立てを迅速に行うことができる。
また、前記カバー部は、前記第一のコアの前記磁極を備える面全体を被覆しているので、第一のコアと第二のコアとをそれぞれ異なる環境におく場合に、第一のコア側に配される部材又は第二のコア側に配される部材に互いの環境が影響を与えないようにすることができる。
また、本発明は、前記カバー部は横断面がコ字状に形成されており、前記第一のコアにおける前記磁極を備える面の反対側を開放するようにしていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、前記第一のコアが、前記第二のコアの移動する方向に直交する方向に複数に分割されており、前記複数に分割された第一のコア同士の間に、絶縁部材からなるスペーサが設けられていることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、磁極と第２のコアとの間の吸引力を分散させることができ、そのため、薄肉部の撓みを抑制しつつ、第２のコアに作用する推力を増大させることができる。
【００１２】
また、本発明は、前記対向していない部分が、前記薄肉部よりも厚さの大きな厚肉部であって、前記複数に分割された第一のコア同士の間に、前記厚肉部が配置されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、カバー部の強度をさらに増大させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、磁極の先端の推力発生面と第二のコアとをできるだけ近づけることができ、第一のコアと第二のコアとの間にカバー部を配置しつつも、両コア間の磁気ギャップを減少させることができることから、第一のコアと第二のコアとをそれぞれ異なる環境におく場合であっても、カバー部の強度を維持しつつ、推力の発生効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施形態におけるリニアモータについて、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態としてのリニアモータを示したものである。
リニアモータ１は、第一のコア１０と第二のコア２０とを備えている。第一のコア１０及び第二のコア２０は、磁性部材からなるものであり、互いに対向配置されている。
第一のコア１０は、図２及び図３に示すように、矩形板状のヨーク７と、ヨーク７の一方の主面７ａから厚さ方向に突出する磁極９とを備えている。これらヨーク７と磁極９とは一体的に形成されている。
ヨーク７の長手方向に直交する方向の両端には、ヨーク７を保持するための一対の保持板６が設けられている。保持板６は、矩形板状に形成されており、その長手寸法は、ヨーク７の長手寸法と同一となっている。
【００１６】
また、ヨーク７の一方の主面７ａは、第二のコア２０と対向する対向面として機能するものであり、磁極９は、第二のコア２０に向けて突出している。
磁極９は、角柱状をなしており、その先端面が第二のコア２０に対向配置されている。また、磁極９は、ヨーク７の長手方向に所定の間隔を空けて複数設けられている。すなわち、一方の主面７ａには、第二のコア２０に向けて突出する磁極９と、磁極９の先端面よりも他方の主面７ｂ側（第二のコア２０の反対側）に配される平坦な非突出部１１とが設けられている。磁極９と非突出部１１とは、ヨーク７の長手方向に交互に配列されている。
磁極９の先端部には、矩形板状の永久磁石１３が埋設されている。永久磁石１３は、ヨーク７の長手方向に所定の間隔を空けて、互いに平行に複数設けられている。また、埋設された永久磁石１３のうちの一端面は、磁極９の先端から外方に露出している。これら永久磁石１３の一端面と磁極９の先端とは、面一に配置されている。すなわち、永久磁石１３の一端面と磁極９の先端とによって形成される磁極９の先端面全面は、推力発生面１２として機能するものである。
また、磁極９の基端部には、それぞれの磁極９の側壁を巻回するようにコイル１４が設けられている。
【００１７】
また、第二のコア２０は、矩形板状に形成されており、その一方の主面２０ａが、一方の主面７ａと対向配置されている。一方の主面２０ａには、第一のコア１０に向けて角柱状に延びる磁極突部１５が設けられている。磁極突部１５は、一方の主面２０ａの長手方向に所定の間隔を空けて複数設けられている。
また、第一のコア１０と第二のコア２０との間には、第一のコア１０を保護する容器（カバー部）２１が配置されている。容器２１の横断面はコ字状に形成されている。すなわち、容器２１は、中空状に形成されており、両主面のうちの一方の側は、外方に開放された開放端とされている。そして、容器２１の内部に、第一のコア１０が配置されている。つまり、容器２１は、第一のコア１０の一部（第二のコア２０側に配される部分、すなわち磁極９を備える主面７ａ全体）を覆うものである。容器２１内には、コイル１４の絶縁を確保するために、不図示のモールド部が設けられている。
【００１８】
また、容器２１は、非磁性部材からなっている。非磁性部材としては、放出ガスの少ない樹脂（例えば、エポキシ系樹脂など）、ガラス、セラミック、金属（例えば、アルミ、ステンレスなど）などが使用される。なお、非磁性部材は、目標とする到達圧力などの各種条件によって適宜定めることができる。ここでは、非磁性部材の金属を使用するものとする。
また、容器２１の底面には、その厚さ寸法の異なる薄肉部２２と厚肉部２３とが設けられている。薄肉部２２の厚さ寸法は、厚肉部２３の厚さ寸法よりも小さくなっている。これら薄肉部２２及び厚肉部２３は、容器２１の長手方向に交互に配列されている。
【００１９】
換言すれば、容器２１の外底面（第二のコア２０側に向けられた面）２１ａは、平坦面とされており、一方、容器２１の内底面（第一のコア１０側に向けられた面）２１ｂには、第一のコア１０に向けて角柱状に突出する突出部と、非突出部とが設けられている。そして、突出部が厚肉部２３となり、非突出部が薄肉部２２となっている。薄肉部２２は、内底面２１ｂから外底面２１ａに向けて没する矩形の凹部として形成されている。
さらに、薄肉部２２の底面は、第一のコア１０の磁極９の先端面と対向配置されており、厚肉部２３の先端面は、コイル１４を介して非突出部１１の底面と対向配置されている。すなわち、磁極９の先端部は、薄肉部２２に嵌め込まれており、換言すれば、磁極９の先端部は、薄肉部２２に収容されている。
なお、容器２１の内底面２１ｂのうち、磁極９の先端面と対向配置された部分が薄肉部（対向して配される部分）２２とされ、対向配置されていない部分が厚肉部（対向していない部分）２３となる。
【００２０】
次に、このように構成された本実施形態におけるリニアモータ１の作用について説明する。
図４は、図３におけるＢ−Ｂ線矢視端面図であり、図５は、同Ｃ−Ｃ線矢視端面図である。
なお、図４及び図５において、符号Ｖは、真空室を示すものであり、不図示の真空ポンプを駆動すると、真空室Ｖの内壁Ｖ１を境界にして、真空室Ｖ内が真空となり、真空室Ｖの外側は大気圧が維持されるようになっている。真空室Ｖの外側を大気圧側Ａというものとする。
【００２１】
まず、真空室Ｖの内壁Ｖ１に形成された開口部に合わせて、リニアモータ１を設置する。そして、第二のコア２０を真空室Ｖ内の不図示の搬送ステージに連結する。このとき、リニアモータ１全体は、真空室Ｖ内に配される。しかし、容器２１の開放端が開口部を覆うようにしてリニアモータ１が設置されることから、容器２１内は、開口部を介して大気圧側Ａと連通する。また、真空室Ｖは、容器２１によって開口部との連通が遮断される。
【００２２】
この状態で、不図示の真空ポンプを駆動すると、真空室Ｖの気圧が低下していき、やがて目標とする圧力（例えば、１０−６Ｐａ）に到達する。このとき、真空室Ｖと開口部との連通は遮断されていることから、容器２１内は、大気圧が維持されている。したがって、容器２１内に設けられた樹脂モールド部などからガスが放出することもない。
さらに、目標とする圧力に達すると、コイル１４に通電し、磁束を発生させる。コイル１４からの磁束は、永久磁石１３に案内されて、第一のコア１０から第二のコア２０にわたった磁束ループが形成される。これにより、磁極９の前記先端面全面が推力発生面１２となり、第二のコア２０に対して、図４及び図５において紙面に直交する方向に推力が作用する。
そのため、第二のコア２０が同方向に移動し、搬送ステージに載せられた被搬送物が所定の場所まで搬送される。
【００２３】
ここで、本実施形態におけるリニアモータ１は、容器２１に薄肉部２２及び厚肉部２３が形成され、それぞれ磁極９及び非突出部１１に対向配置されていることから、第一のコア１０と第二のコア２０とをなるべく近づけつつ、第一のコア１０側に配置された部材を保護することができる。
すなわち、図４に示すように、厚肉部２３と非突出部１１とが対向配置されていることから、容器２１の底部の厚さ寸法を確保し、これにより容器２１の強度を増大させることができる。一方、図５に示すように、薄肉部２２が磁極９と対向配置されていることから、推力発生面である磁極９の先端面と第二のコア２０とを近接させることができ、これにより、磁気ギャップを減少させ推力を増大させることができる。
【００２４】
以上より、本実施形態におけるリニアモータ１によれば、容器２１の底部の厚さ寸法を確保しつつ、磁極９の先端の推力発生面と第二のコア２０とをなるべく近づけることができることから、第一のコア１０と第二のコア２０とをそれぞれ異なる環境におく場合であっても、推力の発生効率を向上させることができる。
また、容器２１における薄肉部２２の範囲が、モータの推力発生に寄与する部分に限られているため、真空と大気との間で圧力差が生じても、容器２１の変形を抑えることができる。すなわち、モータと容器２１とを一体にしなくても、推力の発生効率を向上させつつ、容器２１の強度を上げることができる。
また、容器２１が金属からできていることから、コイル１４から発せられる熱の放熱性を向上させることができる。
また、薄肉部２２が凹部として形成されており、磁極９の先端部が薄肉部２２に嵌め込まれることから、磁極の先端面に対して容易かつ確実に薄肉部を対向配置することができ、そのため、リニアモータ１全体の組み立て作業負担を軽減させることができる。
【００２５】
（実施形態２）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図６及び図７は、本発明の第２の実施形態を示したものである。
図６及び図７において、図１から図５に記載の構成要素と同一部分については同一符号を付し、その説明を省略する。
この実施形態と上記第１の実施形態とは基本的構成は同一であり、ここでは異なる点についてのみ説明する。
【００２６】
本実施形態における第一のコア１０は、容器２１の底面の延在方向において第二のコア２０の移動方向に直交する直交方向Ｓに二つに分割された分割コア１０ａ，１０ｂを備えている。分割コア１０ａ，１０ｂの間には、矩形板状の分割板（スペーサ）２５が設けられている。分割板２５は、絶縁部材からなっている。
また、薄肉部２２内の直交方向Ｓの中央には、第二のコア２０の移動方向に延びる小厚肉部２６が形成されている。小厚肉部２６は、分割コア１０ａ，１０ｂの間に配置されている。
【００２７】
以上より、本実施形態におけるリニアモータ１ａによれば、第一のコア１０が分割されていることから、薄肉部２２の撓みを抑制することができる。すなわち、第一のコア１０を直交方向Ｓに一体的に大きくしていくと、磁極９と第二のコア２０との間の吸引力が直交方向Ｓ全体に大きくなり、薄肉部２２が第二のコア２０側に撓んでしまう。本実施形態におけるリニアモータ１ａによれば、第一のコア１０が直交方向Ｓに分割されていることから、吸引力を直交方向Ｓに分散させることができ、薄肉部２２の撓みを抑制しつつ、推力を増大させることができる。
また、分割コア１０ａ，１０ｂの間に、小厚肉部２６が配置されていることから、容器２１の強度をさらに増大させることができる。
【００２８】
なお、上記第１及び第２の実施形態においては、大気と真空との境界にリニアモータ１，１ａを設置するものとしたが、これに限ることはなく、設置環境としては適宜変更可能である。例えば、空気中と水中などに設置してもよい。
また、厚肉部２３の先端面などに熱伝送性のグリースを設けてもよい。これにより、コイル１４からの熱をさらに効率よく放熱することができる。
また、永久磁石１３を複数設けるとしたが、これに限ることはなく、一つの永久磁石を設けるようにしてもよい。
また、第２の実施形態において、第一のコア１０を二つに分割するとしたが、これに限ることはなく、三つ以上に分割してもよい。
また、小厚肉部２６はなくてもよい。ただし、容器２１の強度の点で、小肉厚部２６を設けた方が好ましいことはいうまでもない。
なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るリニアモータの第１の実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１のリニアモータを側面から示す断面図である。
【図３】図２のリニアモータの各部品が設置された様子を示す断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線矢視端面図である。
【図５】図３のＣ−Ｃ線矢視端面図である。
【図６】本発明に係るリニアモータの第２の実施形態を示す図であって、図４と対応させて示す端面図である。
【図７】第２の実施形態において図５と対応させて示す端面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，１ａ    リニアモータ
７    ヨーク
９    磁極
１０  第一のコア
１２  推力発生面
２０  第二のコア
２１  容器（カバー部）
２２  薄肉部（凹部）
２５  分割板（スペーサ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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